Sistemas de entibación con cajones de blindaje o escudos

Figura 1. Detalle de cajones de blindaje Robust BOX. Fuente: www.atenko.com

Se utilizan los escudos o cajones de blindaje cuando se busca no sólo un sostenimiento del terreno, sino una buena protección a los trabajadores. Se trata de dos paneles unidos por codales de longitud regulable (Figura 20). La longitud de la plancha oscila entre los 2,00 y 6,00 m. Además, no es apta para entibar con presencia transversal de servicios.

Los blindajes se ensamblan en obra, fuera de la zanja, con anchuras regulables en función de la zanja. Cuando se trata de zanjas profundas, se colocan unos blindajes encima de otros, unidos mediante guías. Los cajones de blindajes se pueden utilizar hasta 4 m de profundidad, incluso en terrenos no cohesivos. A mayor profundidad los cajones se extraen con dificultad, pues se originan grandes esfuerzos sobre los codales y pueden aparecer descompensaciones del terreno totalmente desaconsejables. A partir de ahí, y hasta 6 m, deberían utilizarse cámaras con tablestacas.

Se distinguen dos tipos de sistemas de colocación de cajones de entibación: el método de descenso directo y el método de descenso escalonado.

El método de descenso directo, también llamado método de ajuste, consiste en introducir la entibación hasta el fondo en la zanja ya excavada. Esto es posible con paredes estables, verticales y con una excavación que presente la misma anchura que la entibación (ver Figura 2). El espacio entre la cara exterior del blindaje y el frente de excavación debe ser el mínimo posible, debiéndose rellenar para evitar los movimientos laterales del cajón. Estos escudos se montan en obra con una simple retroexcavadora o con una grúa pequeña.

Figura 2. Montaje del sistema de entibación con cajones de blindaje mediante descenso directo. Fuente: http://www.iguazuri.com/catalogos/entibacion_general.pdf

El método de descenso escalonado, también llamado de “corte y bajada”, se utiliza para la colocación de cajones provistos de bordes cortantes. Consiste en empujar cada panel con la cuchara de una pala excavadora a uno y otro lado de la entibación, alternando el descenso con la excavación y retirada del suelo (Figura 22). El avance en el descenso no debe exceder 0,50 m del borde inferior de la plancha.

Figura 3. Montaje del sistema de entibación con cajones de blindaje mediante el método de “corte y bajada”. Fuente: UNE-EN 13331-1

En el siguiente vídeo se muestra cómo se monta el sistema mediante el método de “corte y bajada”.

Referencias:

OSALAN (2009). Seguridad práctica en la construcción. Instituto Vasco de Seguridad y Salud Laborales, Bilbao, 466 pp.

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

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Sistemas de entibación por presión hidráulica

Entibadora hidráulica Pressbox Serie 800. Cortesía SBH Tiefbautechnick

El sistema de entibación por presión hidráulica está formado por una cámara compuesta por paneles, del tipo tablestacas. Su profundidad recomendada de trabajo es de hasta 7 m y su anchura máxima de 1,70 a 4,70 m. Una viga accionada hidráulicamente hinca e iza los paneles, por lo que no se recomienda en terrenos rocosos o con bolos. Ambas caras de la cámara están apuntaladas y sostenidas por unas secciones especiales situadas en los bordes.

Es un sistema especialmente diseñado para reparar conductos o instalar tuberías. También se recomienda para trabajos de arqueología y en cascos antiguos, pues no transmite vibraciones. Una vez instaladas las tuberías, una excavadora mueve la cámara a lo largo de unos carriles hasta la siguiente sección.

Entibación por presión hidráulica. https://www.sbh-verbau.de/es/entibacion-trench-shoring-perfiles-sbh/entibacion/pressbox.html

Referencias:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

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¿Qué diferencia hay entre un apeo y un apuntalamiento?

Figura 1. Apuntalamiento. http://www.ite-arquitectos.com

Las situaciones de emergencia suceden muchas veces ante sucesos como terremotos, explosiones, impactos, hundimientos, incendios, inundaciones, vientos fuertes, grandes nevadas, excavaciones próximas y muchas más situaciones que hacen que en un momento determinado una estructura esté en peligro de venirse abajo. A veces las estructuras “avisan” con la aparición de grietas, desprendimientos, etc., otras, en cambio, el colapso es casi instantáneo. Ante este tipo de situaciones, los apeos y los apuntalamientos constituyen estructuras auxiliares que permiten ganar cierto tiempo mientras se toman medidas para el rescate de personas o bien para el refuerzo definitivo de la estructura o del terreno (en el caso del terreno, se habla de entibaciones). Aunque son términos parecidos, me parecía interesante en este artículo resaltar las diferencias entre ambas estructuras auxiliares. Apeos y apuntalamientos son estructuras auxiliares que se instalan, con carácter temporal, para ayuda o complemento en la ejecución o mantenimiento de los elementos constructivos de una estructura durante la ejecución de una obra -andamios, encofrados, entibaciones, etc.- o bien en situaciones de emergencia.

La Real Academia de la Lengua establece que apear es “sostener provisionalmente con armazones, maderos o fábricas el todo o parte de un edificio, construcción o terreno“, mientras que apuntalamiento es la “acción y efecto de apuntalar“, es decir “poner puntales” o bien “sostener, afirmar“. La norma UNE 76-501-87 define apuntalamiento como “estructura auxiliar y desmontable que sirve para soportar o reforzar una obra ya construida“. En principio, la diferencia básica consiste en que el apeo se realiza con motivo de una reparación, reforma, excavación, demolición o por cualquier situación que así lo aconseje formando parte de los procedimientos constructivos, siendo el apuntalamiento presenta un mayor carácter de urgencia y, provisionalmente, evita el hundimiento, colapso o derrumbamiento. Por ejemplo, los bomberos hablan de “apuntalamientos de emergencia” cuando realizan sus trabajos.

Por tanto, es muy sutil la diferencia entre ambos términos. Sería la urgencia el elemento clave que permite diferenciar ambos conceptos. Así, mientras el apuntalamiento presenta un carácter de urgencia mayor al del apeo. El apeo forma parte, como hemos dicho, de los procedimientos constructivos programados y planificados con tiempo, y por tanto, requeriría un mayor esfuerzo y tiempo para su ejecución. En ambos casos, estas estructuras auxiliares deben permitir estabilizar una estructura o un terreno el tiempo suficiente como para rescatar personas o para reparar un elemento dañado. Esta estabilización puede deberse a una situación de riesgo sobrevenido (apuntalamiento) o bien a una actuación planificada y controlada (apeo). Aquí cabe desde el apeo de una mina en explotación hasta el apeo o apuntalamiento de un edificio en situación de riesgo por hundimiento. Son elementos para garantizar el rescate de personas atrapadas bajo los escombros, por ejemplo tras un terremoto, o bien para asegurar un edificio con daños que permita su uso hasta la resolución definitiva de las patologías existentes.

Además de la urgencia, podría enfocarse la diferencia entre apuntalamientos y apeos de otra forma. Así, los apuntalamientos transmiten normalmente las cargas a una zona inferior mediante elementos colocados en posición vertical con elementos denominados puntales, enanos, virotillos o pie-derechos, mientras que los apeos transmitirían las cargas por elementos inclinados denominados jabalcones, tornapuntas, codales o tirantes.

Figura 2. Apeo de emergencia. https://www.serviciosemergencia.es

En cualquier caso, un apeo o un apuntalamiento debe cumplir, al menos, las siguientes condiciones: resistencia y estabilidad ante las cargas a transferir, simplicidad y rapidez de montaje, y seguridad para las personas. Estas estructuras auxiliares constituyen un sistema de equilibrio de fuerzas con los elementos propios de la estructura apeada o apuntalada. Como puede comprobarse, el que los apeos y los apuntalamientos tengan carácter provisional no significa que no se deban adoptar las precauciones y realizar los cálculos estructurales y demás comprobaciones necesarias para garantizar la estabilidad y seguridad de las personas y de las estructuras y terrenos que sostienen.

Os paso un vídeo donde podéis ver descritas estas diferencias.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Cimbras, andamios y encofrados. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia.

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Altura crítica de una excavación sin entibación

En numerosas ocasiones se plantea en obra la necesidad de entibar una excavación, especialmente cuando la profundidad sobrepasa 1,20 m. Para ello os dejo una formulación basada en la teoría de Rankine donde se calcula la altura crítica anulando el empuje activo del terreno. Como veréis, esta altura solo se puede conseguir con terrenos cohesivos donde no exista nivel freático. También os dejo un par de cuadros donde aparece la resistencia a compresión simple de terrenos cohesivos y una tabla con ángulos de inclinación y pendientes de taludes en función del terreno y de la presencia de agua. Debo advertir que cuando se hace uso de tablas, normalmente se trata de modelos simplificados que, en no pocas veces, sobredimensionan enormemente los fenómenos analizados. Por eso siempre aconsejo realizar un cálculo con datos fiables para contrastar.

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Tabla 1. Altura máxima admisible en metros de taludes libres de solicitaciones, en función del tipo de terreno, del ángulo de inclinación de talud no mayor de 60º y de la resistencia a compresión simple del terreno.

 

Tabla 2. Inclinaciones y pendientes de los taludes, dependiendo de la naturaleza y contenido en agua del terreno

Os dejo a continuación un vídeo al respecto:

Referencias:

http://www.osalan.euskadi.eus/contenidos/libro/seguridad_201210/es_doc/adjuntos/Seguridad%20en%20zanjas.pdf

http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/NTP/Ficheros/201a300/ntp_278.pdf

http://www.lineaprevencion.com/ProjectMiniSites/Video5/html/cap-2/db-prl-mt/seccion-2-desmonte-y-vaciado-a-cielo-abierto/seccion2desmonteyvaciadoacieloabierto.html

http://www.cepymearagon.es/WebCEPYME%5Cdatos.nsf/0/BB3A397513D24B57C1257DFE0031A982/$FILE/2014-DGA-02.pdf

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

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Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención

Portada cimientosOs presento en este post un nuevo libro que he publicado sobre procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. El libro trata de los aspectos relacionados con los procedimientos constructivos, maquinaria y equipos auxiliares empleados en la construcción de cimentaciones superficiales, cimentaciones profundas, pilotes, cajones, estructuras de contención de tierras, muros, pantallas de hormigón, anclajes, entibaciones y tablestacas. Además, de incluir la bibliografía para ampliar conocimientos, se incluyen cuestiones de autoevaluación con respuestas y un tesauro para el aprendizaje de los conceptos más importantes de estos temas. Este texto tiene como objetivo apoyar los contenidos lectivos de los programas de los estudios de grado relacionados con la ingeniería civil, la edificación y las obras públicas.

Este libro lo podéis conseguir en la propia Universitat Politècnica de València o bien directamente por internet en esta dirección: http://www.lalibreria.upv.es/portalEd/UpvGEStore/products/p_328-9-1

El libro tiene 202 páginas, 242 figuras y fotografías, así como 140 cuestiones de autoevaluación resueltas. Los contenidos de esta publicación han sido evaluados mediante el sistema doble ciego, siguiendo el procedimiento que se recoge en: http://www.upv.es/entidades/AEUPV/info/891747normalc.html

Sobre el autor: Víctor Yepes Piqueras. Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Catedrático de Universidad del Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil de la Universitat Politècnica de Valéncia. Número 1 de su promoción, ha desarrollado su vida profesional en empresas constructoras, en el sector público y en el ámbito universitario. Es director académico del Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón (acreditado con el sello EUR-ACE®), investigador del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) y profesor visitante en la Pontificia Universidad Católica de Chile. Imparte docencia en asignaturas de grado y posgrado relacionadas con procedimientos de construcción y gestión de obras, calidad e innovación, modelos predictivos y optimización en la ingeniería. Sus líneas de investigación actuales se centran en la optimización multiobjetivo, la sostenibilidad y el análisis de ciclo de vida de puentes y estructuras de hormigón.

Referencia:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

A continuación os paso las primeras páginas del libro, con el índice, para hacerse una idea del contenido desarrollado.

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Entibaciones de madera

Entibación de madera.                              Fuente: http://www.construmatica.com/construpedia/

Las entibaciones de madera están formadas por tablones, tablas y rollizos de madera, siendo muy usado el álamo negro. Se emplean como pantallas no estancas, sin presencia de agua. El proceso de excavación y entibación depende del tipo de terreno y su profundidad. Este tipo de entibación se ha sustituido actualmente mayoritariamente por entibaciones metálicas por razones económicas, pues con madera supone un coste importante en mano de obra y una mayor lentitud en su instalación. Sin embargo aún se utilizan cuando existen zanjas con muchas tuberías o conducciones transversales, o bien cuando no se puede emplear maquinaria que transporte los elementos de otro tipo de entibación hasta el tajo.

 

Se pueden establecer dos tipos diferentes de entibaciones de madera:

  • Entibaciones con tablas horizontales: son útiles en terrenos cohesivos, que sean autoestables al excavar. Se suele alternar la excavación cada 0,80-1,30 m con la propia entibación. La entibación se realiza apuntalando de lado a lado de las tablas con un codal o rollizo, hasta alcanzar la profundidad total.
  • Entibaciones con tablas verticales: se emplean en terrenos sin cohesión, como arenas sueltas, o incluso en lodazales. Las tablas verticales, con punta, se hincan un una maza antes de excavar. A medida que se completa la hinca, se coloca la primera correa o cabecero en cabeza de zanja y se apuntala de lado a lado. Se alcanza la profundidad en sucesivas etapas.
Entibación de madera con tablas horizontales
Entibación de madera con tablas horizontales

 

Entibación de madera con tablas verticales
Entibación de madera con tablas verticales

La entibación de madera recibe distintos nombres en función del porcentaje de superficie de excavación cubierta:

  • Entibación cuajada: cubre el 100% de las paredes de la excavación. Los tablones se sitúan uno a continuación del otro.
  • Entibación semicuajada: cubre el 50% de las paredes de la excavación. Los tablones distan entre sí unos 0,75 m.
  • Entibación ligera: cubre menos del 50% de las paredes de la excavación. En este caso los tablones distan de 1,5 a 2 m.

Para todas las entibaciones anteriores, se suele dejar 1 m de separación vertical entre correas o largueros y de 1,5 a 2 m en horizontal entre codales. La Norma Tecnológica NTE ADZ/1976 recomienda, en función del tipo de terreno, solicitación y profundidad de corte, los tipos de entibaciones de madera que figuran en la tabla.

 

Tipo de terreno Solicitación Profundidad P de corte en m
< 1,30 1,30 – 2,00 2,00 – 2,50 > 2,50
Coherente Sin solicitación No necesaria Ligera Semicuajada Cuajada
Solicitación vial Ligera Semicuajada Cuajada Cuajada
Suelto Solicitación de cimentación Cuajada Cuajada Cuajada Cuajada
Indistintamente Cuajada Cuajada Cuajada Cuajada

 

Asimismo, dicha norma establece la sección y separación de los elementos del tablero, cabeceros y codales.

Os dejo un vídeo explicativo sobre el tema. Espero que os sea de interés.

Referencia:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

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Entibación berlinesa o “muro berlinés”

muro-de-contencion-berlines-59836-2229057El llamado “muro berlinés” es una entibación formada por tablones de madera y perfiles metálicos utilizada para excavaciones de cierta importancia y profundidad (3 a 8 m), con terrenos poco estables. Se hincan perfiles doble T de ala ancha a intervalos de 1.5-2.5 m, hasta 3 m por debajo del fondo de la excavación. Apropiado para espesores de tablón de 50-80 mm y perfiles hasta HEB-300. A medida que se excava, se va entibando con tablas de madera, de perfil a perfil, apoyadas sobre las alas de doble T. Si es preciso, se apuntalan los perfiles de lado a lado.

La colocación de los perfiles metálicos en perforaciones ejecutadas previamente disminuye las molestias por ruidos y vibraciones en zonas urbanas. La colocación de los tablones por delante de los perfiles metálicos evita la excavación manual entre perfiles. Además, los tablones son de fácil manipulación y permiten dejar huecos para el paso de instalaciones existentes.

http://www.ischebeck.es/home/entibacion/berlinesa-es.html

El muro berlinés atirantado tiene aplicaciones muy variadas, siendo una solución de entibación temporal muy segura y económica para obras de pequeña a mediana envergadura en suelos de arena o finos.  Se define como un muro flexible, de mayor deformabilidad que los muros pantalla y de pilotes, no aplicable para contener las napas subterráneas por lo tanto se debe ejecutar un sistema de agotamiento de la napa detrás de la entibación.

Esta entibación se clasifica como muro de tipo flexible (de mayor deformabilidad que los muros pantalla o de pilotes) y “abiertos”, es decir, que no impiden el paso del agua subterránea, requiriéndose un agotamiento simultáneo del nivel freático durante la excavación.

 

http://www.ischebeck.es/home/entibacion/berlinesa-es.html

 

Os dejo a continuación un vídeo sobre la ejecución de este tipo de entibación berlinesa:

En este otro vídeo podéis ver la hinca de un perfil metálico con un martinete neumático:

Referencia:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

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Zanjas y entibaciones

090716163558_BOX-2_1En los trabajos ejecutados en zanjas se producen frecuentemente accidentes graves o mortales debidos al desprendimiento de tierras. Podemos considerar, con carácter general, peligrosa toda excavación que, en terrenos corrientes, alcance una profundidad de 0,80 m y 1,30 m en terrenos consistentes.

El Colegio Oficial de Aparejadores y Arquitectos Técnicos de Madrid nos ofrece el siguiente documento (enlace) donde se definen las líneas generales de las medidas de seguridad y procedimientos de trabajo, que garanticen la seguridad de los trabajadores que tienen que llevar a cabo labores en el interior de zanjas y pozos, haciendo hincapié en los sistemas de entibación, como garantes de la estabilidad de las paredes de la excavación. Otro documento de interés es el NTP 278: Zanjas: prevención del desprendimiento de tierras, del Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo.

A continuación os presento un vídeo del profesor José Ramón Ruiz, de la UPV, donde se explican los conceptos básicos de las entibaciones y las diferencias entre entibaciones cuajadas, entibaciones semicuajadas y entibaciones ligeras.

En este vídeo podemos ver alguna de las recomendaciones más importantes relacionadas con la seguridad en la ejecución de zanjas y entibaciones.

Igual os sorprende este vídeo sobre entibaciones realizado de forma original.

Referencia:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

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¿Cómo evitar accidentes por enterramiento en zanjas?

trabajosUna de las unidades de obra que más vidas se cobra es la excavación de zanjas. Se entiende por zanja una excavación larga y angosta realizada en el terreno.  En los trabajos llevados a cabo en zanjas se producen con frecuencia accidentes graves o mortales a causa del desprendimiento de tierras. Por ello es necesario adoptar aquellas medidas que garanticen la seguridad de los trabajadores que tienen que llevar a cabo labores en el interior de las mismas . Con carácter general se deberá considerar peligrosa toda excavación que, en terrenos corrientes, alcance una profundidad de 0,80 m y 1,30 m en terrenos consistentes. Un buen monográfico al respecto es el elaborado por el Instituto Vasco de Seguridad y Salud Laborales, o este otro del Instituto Regional de Seguridad y Salud en el Empleo, de la Comunidad de Madrid. Por su interés, os recomiendo que os lo estudiéis atentamente.

Evidentemente, con una buena entibación y el buen juicio y la prudencia de las personas se pueden evitar muchos problemas. Aunque a veces, es suficiente con bermas y taludes adecuados. El desmoronamiento de una zanja afecta gravemente a la seguridad de los operarios que trabajan en ella. Para evitar accidentes es importante conocer el empuje de tierras a los que se somete una entibación para evitar su colapso. Con el objetivo de ayudar a entender de forma cualitativa a nuestros alumnos  el comportamiento de la presión a la que está sometida una entibación en función del peso específico y ángulo de rozamiento interno del terreno y la profundidad a la que se encuentra dicha entibación, en la Universitat Politècnica de València se han desarrollado unos objetos de aprendizaje que permiten visualizar dicho comportamiento. Con todo, existen causas más importantes incluso que provocan el desmoronamiento de una zanja como es la heterogeneidad del terreno, la presencia de elementos intermedios (canalizaciones, etc), las acciones de agentes externos (trafico rodado, acopios) y las inclemencias del tiempo y condiciones climáticas. Por tanto, el modelo que os pasamos es, evidentemente, demasiado sencillo, pero permite una primera llamada de atención ante este grave problema. Como siempre, la experiencia y el buen juicio del responsable de la obra y de los operarios está por encima de cualquier otra consideración. Os paso a continuación este pequeño objeto de aprendizaje.

La forma de trabajar con ellos es muy sencilla. Se debe seleccionar: la profundidad de la zanja (valores entre 1 y 15 m), peso específico aparente del terreno (hasta 30 kN/m3) y ángulo de rozamiento interno del terreno (en grados sexagesimales, hasta un valor de 60º). No se admiten valores negativos. Espero que os guste. El enlace es: https://laboratoriosvirtuales.upv.es/eslabon/Entibacion/

Empuje tierras

Además, os paso varios vídeos al respecto. Espero que os sean de utilidad.

Referencia:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

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Sistema de entibación con guías deslizantes

Una forma de excavar zanjas en terrenos flojos a profundidades de 3-7 m o incluso más, es el uso de entibaciones con guías deslizantes. Se trata de reforzar la entibación con una estructura con guías laterales que permite el deslizamiento de paneles de acero. Las planchas se deslizan con mínimas fuerzas sin golpes o sacudidas, incluso a gran profundidad. Además, se eliminan posibles problemas de asentamiento o desplazamiento de terreno tanto en la excavación como en la extracción; la entibación no se acuña ni se atasca. Su gran flexibilidad permite su uso tanto en zonas de difícil acceso como en amplias conducciones subterráneas.

Mediante el uso de paneles en planos distintos que los superiores, es posible lograr mayores profundidades y de dimensión variable. Además, esto permite extraer los paneles inferiores sin mover los superiores, lo que involucra una gran eficiencia en el proceso de rellenos compactados.

Os dejo algunas guías de distintas empresas que os pueden ser de utilidad: Iguazuri  Ischebeck  Mecanotubo. Asimismo, os dejo algunos vídeos explicativos, que espero os gusten:

Referencia:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

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